xem xét sử dụng các loại lớp phủ trong công tác duy tu bảo dỡng mặt đờng ôtô ths Nguyễn phớc minh Liên Bộ môn Công trình Trờng Đại học Giao thông Vận tải Cơ sở 2 Tóm tắt: Lớp phủ mỏng bằng đá nhựa bitum rải lên trên lớp mặt đờng cấp phối nhằm bảo vệ lớp mặt đờng v tạo ra bề mặt kháng trợt cho phép xe cộ lu thông an ton. Mục đích chính của lớp phủ l trám những chỗ nứt, gãy nhỏ trên mặt đờng v chống thấm nớc xuống lớp mặt v lớp móng. Do vậy, sử dụng lớp phủ lm giải pháp duy tu bảo dỡng phòng chống hiệu quả, thnh công cho tuyến đờng có lu lợng xe cao v vừa. Summary: A chip seal consists of a layer of asphalt binder that is overlaid by a layer of embedded aggregate to furnish, among other things, protection of the asphalt layer from tire damage and a macrotexture that creates a kid-resistant surface on which vehicles may safely pass. A chip seals main purpose is to seal the fine cracks in a pavements surface and prevent water intrusion into the base and subgrade. Therefore, the use of chip seals as preventive maintenance treatment has been a successful surface treatment on both low- and high-volume pavements. Their popularity owes to their favorable cost in comparison with thin asphalt and other factors as a technique to extend the life of the underlying pavement structure. CT 2 1. Mở đầu Sử dụng các loại lớp phủ mỏng bằng đá nhựa-bitum có chọn lọc trên lớp mặt đờng đã xuống cấp nhằm tăng khả năng tạo nhám, tăng khả năng kháng trợt, ngăn cản nớc thấm xuống bên dới lớp mặt và lớp móng, nhằm giúp cho các phơng tiện đi lại một cách an toàn, là một trong những công tác quan trọng trong việc cải thiện lại chế độ làm việc của lớp mặt đờng. Việc phủ mỏng lớp mặt đợc xem nh là một giải pháp để hoàn thiện lại lớp áo đờng nhằm đáp ứng cho các tuyến đờng có lu lợng giao thông đang tăng cao, cũng nh nâng cao chỉ số phục vụ của tuyến đờng mà giá thành xây dựng lại không cao. Việc so sánh chi phí lớp phủ mỏng với lớp bê tông nhựa thông thờng đợc xem nh là một giải pháp tiết kiệm trong công tác duy tu bảo dỡng đờng, cũng nh góp phần đáng kể trong việc nâng cao cờng độ và tuổi thọ sử dụng của lớp mặt đờng trên những tuyến đờng có lu lợng xe vừa hoặc cao hoặc tại các tuyến đờng có yếu tố hình học không thuận lợi cho xe chạy an toàn. Việc sử dụng lớp phủ mỏng hiện nay đã đợc sử dụng nhiều nơi trên thế giới và xem nó nh là một công nghệ hiện đại để bảo dỡng mặt đờng. Việc thiết kế và xây dựng lớp phủ căn cứ theo các yếu tố cơ bản sau: ê Phơng pháp thiết kế; ê Phơng pháp lựa chọn vật liệu; ê Bố trí trang thiết bị thi công phù hợp; ê Tổ chức thi công công trờng; ê Đánh giá thực tế thi công; ê Cải tiến phơng pháp thi công hợp lý cho mỗi công trờng. 2. Yêu cầu chung 2.1. Yêu cầu thiết kế lớp phủ Thực tế khi sử dụng lớp phủ mặt đờng cần thiết phải lựa chọn loại mặt đờng, phơng pháp thiết kế và lựa chọn loại vật liệu mặt đờng theo các nguyên tắc sau: Xem xét lớp phủ mỏng nh là một công cụ bảo vệ mặt đờng, đợc sử dụng theo một thời gian quy định nhằm nâng cao đặc tính kỹ thuật của lớp mặt đờng. Sử dụng lớp phủ tốt nhất là trên những tuyến đờng có lớp mặt bên dới h hỏng nhẹ. Lớp phủ mỏng có thể đợc sử dụng cho những tuyến đờng có lu lợng xe cao nếu đợc chỉ dẫn đi lại một cách rõ ràng trên mỗi làn xe. Đặc trng của lớp tạo nhám và lớp phủ nâng cao cờng độ lớp mặt đờng đợc xem nh là cơ sở để thiết kế lớp phủ. CT 2 Kiểm tra thành phần đá và loại nhựa sử dụng trớc khi thiết kế lớp phủ để đảm bảo tốt cho việc phủ lớp mặt . Phân tích thời gian sử dụng lớp phủ để xem xét lợi ích quan trọng của loại đá sử dụng ở mỗi vùng theo các tiêu chí sau: trữ lợng, chất lợng và giá thành. Xem xét thêm các loại nhựa sử dụng khi thiết kế các thành phần lớp phủ nh: vữa nhựa, nhựa nhũ tơng, nhựa bitum, nhựa bitum biến tính (dùng chất phụ gia). 2.2. Yêu cầu đối với nhà thầu Xây dựng lớp phủ trong thời gian sớm nhất cho phép ở mùa thi công. Đảm bảo đủ thời gian cho các nhà thầu làm công tác chuẩn bị trớc khi thi công lớp phủ. Bảo hành lớp phủ mặt, đồng thời nhà thầu kiểm định loại vật liệu sử dụng và loại lớp phủ. Dùng phơng pháp rắc cát để đánh giá độ nhám vĩ mô của lớp phủ. 2.3. Yêu cầu khi thi công lớp phủ Điều kiện tốt nhất cho thi công lớp phủ đó là thời tiết nóng và khô. ° NhiƯt ®é m«i tr−êng xung quanh khi thi c«ng nªn tõ 10 0 C tèi ®a lµ 43 0 C. ° Ph¶i xư lý líp mỈt hiƯn h÷u tr−íc khi phđ, nÕu v¸ líp mỈt ®−êng bªn d−íi th× ph¶i lµm tr−íc 6 th¸ng, nÕu xư lý vÕt nøt th× ph¶i tr−íc 3 th¸ng. 3. ThiÕt kÕ líp phđ 3.1. C¬ së thiÕt kÕ Cã hai c¬ së ®Ĩ thiÕt kÕ lo¹i líp phđ ®ã lµ ®¸ vµ nhùa. + §¸: khi lùa chän ph¶i xem xÐt cù ly vËn chun, gi¸ thµnh vµ yªu cÇu kü tht. Khi lùa chän thµnh phÇn ®¸ ngoµi viƯc xem xÐt chÊt l−ỵng tèt nhÊt cđa nã mµ cßn lµ lùa chän chóng thiÕt kÕ líp phđ hỵp lý. + Nhùa: khi lùa chän ph¶i xem xÐt ®Ỉc tr−ng lµm viƯc cđa líp mỈt ®−êng, kÝch cì vµ thµnh phÇn ®¸, sù t−¬ng thÝch khi sư dơng ®¸ ®Þa ph−¬ng vµ khÝ hËu khu vùc x©y dùng. Khã kh¨n chÝnh trong viƯc chän tØ lƯ ®¸ ®ã lµ sù kh«ng ®ång ®Ịu cđa cì ®¸ trªn líp mỈt theo ph−¬ng ngang vµ ph−¬ng däc cđa mỈt ®−êng. ViƯc xem xÐt h− háng mỈt ®−êng theo hai ph−¬ng nµy chÝnh lµ c¬ së ®Ĩ xem xÐt tØ lƯ nhùa trong líp phđ ®ång thêi xem xÐt chÊt l−ỵng cđa s¶n phÈm ci cïng ®−a vµo sư dơng cã hiƯu qu¶ cao nhÊt. 3.2. Ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ líp phđ §Ĩ thiÕt kÕ líp phđ cÇn ph¶i x¸c ®Þnh mét sè th«ng sè ®Çu vµo, bao gåm: Xác đònh cấp hạng kỹ thuật cho mỗi làn Xác đònh modul đàn hồi mặt đường hiện hữu Xem xét độ nhám yêu cầu Lựa chọn kích cỡ và loại cốt liệu cho mỗi làn Xem xét mùa thi công và điều kiện thời tiết Lựa chọn chất kết dính Xác đònh hàm lượng bitum Lập kế hoạch xử lý trong phòng thí nghiệm và hiện trường Lên kế hoạch điều chỉnh giao thông và thử nghiệm Tổng hợp các thông số kỹ thuật SƠ ĐỒ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ LỚP PHỦ MẶT ĐƯỜNG CT 2 + §¸nh gi¸ tÝnh nh¸m mỈt ®−êng; + §¸nh gi¸ t×nh tr¹ng giao th«ng: l−u l−ỵng, tèc ®é, thµnh phÇn xe nỈng… + Đánh giá khí hậu và đặc trng mùa thi công; + Đánh giá và lựa chọn loại lớp phủ; + Đánh giá lựa chọn loại thành phần hạt; + Xác định tỉ lệ nhựa sử dụng; + Xác định giờ có thể thi công trong ngày. Đánh giá tính nhám bề mặt: Căn cứ vào loại nhóm hạt, tỉ lệ thành phần sử dụng, hiện trạng nứt bề mặt và tiếng ồn trên đờng. Đặc trng nhám bề mặt cũng đợc xem xét trong quá trình thiết kế lớp phủ. Phơng pháp rắc cát: dùng phơng pháp này để đánh giá chiều sâu bề mặt nhám mặt đờng, đây chính là phơng pháp xác định độ nhám vĩ mô trên bề mặt mặt đờng. Phân tích độ nhám vi mô: việc xem xét độ nhám vi mô cũng có thể để xác định tỉ lệ nhựa sử dụng cho lớp phủ. Việc xem xét độ nhám vi mô này trên bề mặt có thể dùng dụng cụ con lắc Anh để xác định. Đánh giá tình trạng giao thông: Lu lợng giao thông, thành phần xe nặng chạy trên bề mặt đợc xem nh là cơ sở tiêu chuẩn để xác định lợng nhựa sử dụng cho lớp phủ. Thông thờng nếu thành phần xe nặng tăng lên thì ngời ta giảm hàm lợng nhựa trong lớp phủ, bởi vì xe nặng có thể làm đùn nhựa hoặc đẩy đá ra khỏi sự liên kết của hỗn hợp. Đánh giá khí hậu v mùa thi công: CT 2 Thông thờng nhũ tơng nhựa thích hợp hơn bitum asphalt khi nhiệt độ môi trờng thấp, bị ẩm ớt, do vậy lựa chọn loại nhựa phải tơng thích với môi trờng thi công. Thực tế lớp phủ bitum asphalt nóng thích hợp hơn cả, bởi vì sau khi lu lèn nó có thể cho phép các phơng tiện đi lại, vì vậy khi thiết kế thi công phải lựa chọn mùa và giờ thi công hợp lý để thông xe càng nhanh càng tốt nâng cao hiệu quả của lớp phủ mặt. Đánh giá v lựa chọn loại lớp phủ: Loại lớp phủ khác nhau thì yêu cầu thiết kế cũng khác nhau, sự khác nhau giữa các tiêu chuẩn thiết kế dựa trên sự phối hợp trong thi công, số lợng lớp phủ và sự khác nhau của các loại kích cỡ hạt cho mỗi loại lớp phủ. Sự khác nhau cơ bản của việc thiết kế hai lớp phủ đó là tổng lợng nhựa dùng ít hơn tỉ lệ nhựa dùng cho một lớp phủ quy định. 3.3. Các loại lớp phủ mặt đờng + Lớp phủ một lớp (hình 1): đây là loại thông thờng nhất, nó đợc thi công từ việc sử dụng một loại nhựa và một loại đá đồng kích cỡ, khi tình trạng mặt đờng h hỏng nhẹ và yêu cầu phủ mặt tạo nhám. + Lớp phủ hai lớp (hình 2): đợc thi công với hai lớp bitum kế tiếp nhau và dùng đá đồng kích cỡ, riêng lớp đá thứ hai thì kích cỡ bằng nửa kích cỡ lớp đá thứ nhất. Lớp phủ hai lớp chống ồn và chống thấm nớc tốt, cũng nh cờng độ cao hơn lớp phủ một lớp. Thông thờng nó đợc dùng cho những làn xe có thành phần xe nặng nhiều thờng đi qua, hoặc những đoạn dốc hoặc trong những đoạn đờng cong. + Lớp phủ đá chèn (hình 3): đây là loại lớp phủ đặc biệt cũng nh lớp phủ một lớp, tuy nhiên ngời ta dùng thêm đá nhỏ chèn trên bề mặt còn rỗng của lớp phủ. Lớp này thờng dùng những nơi có nhiều các phơng tiện qua lại và có tác dụng chèn chặt thêm vào lớp mặt theo thời gian trong quá trình sử dụng. + Lớp phủ vữa nhựa (hình 4): đây là lớp phủ một lớp với việc kết hợp lớp vữa nhựa bên trên, lớp đá chính bên dới ngời ta dùng kích cỡ đá lớn hơn, còn lớp đá bên trên d > 2,0 cm. Lớp phủ vữa nhựa này nâng cao cờng độ lớp mặt lên rất nhiều và đồng thời nâng cao tính kháng trợt, có thể so sánh ngang bằng với lớp bê tông nhựa. + Lớp phủ đảo ngợc (hình 5): đây là lớp phủ hai lớp, tuy nhiên lớp đá có kích cỡ lớn nằm bên trên. Lớp phủ này thờng dùng để tu sửa hoặc sửa chữa lại lớp mặt hiện hữu đang bị chảy nhựa hoặc tăng độ nhám trên bề mặt. + Lớp phủ tăng cờng lớp vải địa kỹ thuật (hình 6): có thể nâng cao cờng độ lớp phủ thông thờng trên lớp mặt đã bị oxy hoá và nứt nẻ do nhiệt. Hình 1. Lớp phủ một lớp Hình 2. Lớp phủ hai lớp CT 2 Lớp mặt đờng hiện tại Lớp mặt đờng hiện tại Lớp mặt đờng hiện tại Lớp mặt đờng hiện tại Hình 3. Lớp phủ đá chèn Hình 4. Lớp phủ vữa nhựa Lớp mặt đờng hiện tại Lớp mặt đờng hiện tại bị nứt nẻ Lớp vải địa kỹ thuật Hình 5. Lớp phủ đảo ngợc Hình 6. Lớp phủ tăng cờng lớp vải địa kỹ thuật 3.4. Đánh giá lựa chọn đá Việc lựa chọn kích cỡ đá tùy thuộc vào chiều dày của lớp phủ mặt, kích cỡ đá tăng lên thì bề mặt mặt đờng sẽ thô, kéo theo tiếng ồn tăng lên. Đặc trng của các loại đá thờng dùng làm lớp phủ thông thờng căn cứ vào các yếu tố sau: - Tính sắc cạnh của loại đá; - Đá phải sạch; - Có cờng độ cao và bền; - Loại kích cỡ đá và thành phần đá trong hỗn hợp; - Loại đá phủ mặt; 3.5. Đánh giá lựa chọn loại nhựa Yêu cầu nhựa sử dụng cho lớp phủ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Nhựa không bị chảy khi dùng làm lớp phủ; - Nhựa phải có độ kim lún ổn định, không bị chảy lan, bám đều trên bề mặt; - Có tính dính bám với nhựa tốt. Các loại nhựa sử dụng cho lớp phủ mặt bao gồm các loại sau: - Bitum cho vữa nhựa; - Bitum nhũ tơng phân tích nhanh; - Bitum biến tính. 4. Kết luận Việc sử dụng thích hợp mỗi loại lớp phủ hiện nay trên đờng ô tô trong công tác duy tu bảo dỡng là công tác rất quan trọng và cần xem xét tính hợp lý khi sử dụng, không những mang lại những điều kiện thuận lợi cho các phơng tiện đi lại, mà còn nâng cao cờng độ lớp mặt, chống thấm nớc trên mặt. Mặt khác việc sử dụng lớp phủ đem lại lợi ích kinh tế lớn hơn so với lớp bê tông nhựa thông thờng, từ đó giúp cho các nhà quản lý đờng nắm đợc phơng pháp xử lý hoàn thiện lớp mặt một cách hiệu quả và sự tiện lợi khi thi công cũng nh làm giảm khả năng h hỏng nhanh chóng của các lớp mặt trên đờng ô tô. CT 2 Tài liệu tham khảo [1] Cẩm nang Bitum Shell trong xây dựng công trình giao thông (The Shell bitumen handbook). [2] GS. TS Nguyễn Xuân Trục. Thiết kế đờng đô thị. NXB Giáo dục, 1997. [3] Quy trình thiết kế đờng TCN 4054-05. [4] Nguyễn Kim Sơn. Nghiên cứu nhiệt độ tính toán của bê tông nhựa ở khu vực phía Nam. Luận án thạc sĩ KHKT. [5] Forschungsgesellschaft fur Strassen und Verkehrswessen-Fachverlag fur Verkehr und Technik. [6] Institute Of Transport Studies - Department of Civil Engineering-Monash University-Parking Policy and Design. [7] Transportation Research Board Executive Committee Subcommittee for NCHRPĂ . xem xét sử dụng các loại lớp phủ trong công tác duy tu bảo dỡng mặt đờng ôtô ths Nguyễn phớc minh Liên Bộ môn Công trình Trờng Đại học Giao thông Vận tải Cơ sở 2 Tóm tắt: Lớp phủ. hai lớp CT 2 Lớp mặt đờng hiện tại Lớp mặt đờng hiện tại Lớp mặt đờng hiện tại Lớp mặt đờng hiện tại Hình 3. Lớp phủ đá chèn Hình 4. Lớp phủ vữa nhựa Lớp mặt đờng hiện tại Lớp mặt. để thiết kế lớp phủ. CT 2 Kiểm tra thành phần đá và loại nhựa sử dụng trớc khi thiết kế lớp phủ để đảm bảo tốt cho việc phủ lớp mặt . Phân tích thời gian sử dụng lớp phủ để xem xét lợi ích